(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電変換によって機械的エネルギを電気的エネルギに変換するためのシステムであって、
少なくとも１つの固定電極と、
機械的エネルギによって振動する少なくとも１つの可動電極であって、前記可動電極が静止状態において前記固定電極に対して空隙距離で離間されている、前記可動電極と、
前記可動電極の振動振幅の変化を検出するためのセンサと、
検出された前記可動電極の振動振幅の変化に基づいて前記空隙距離を修正するように構成されている調整手段と、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記調整手段が、エネルギ変換段階前に調整可能とされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記調整手段が、前記固定電極と前記可動電極との間に載置可能とされる較正スペーサ一式から成り、
１つ以上の前記スペーサが利用されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
受動的な前記調整手段が、前記固定電極と前記可動電極との間に挿入されており、前記空隙距離を修正するように制御可能とされることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記調整手段が、ラック及びピニオン方式、又はスライド及びウォームスクリュー方式から成ることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記調整手段が、エネルギ変換段階の際に前記空隙距離を修正可能とされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記調整手段が、前記固定電極と前記可動電極との間に挿入されたアクチュエータと、前記アクチュエータの制御装置とを備えていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記アクチュエータが、モータ、シリンダ、圧電素子、又は磁気歪素子であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御装置が、独立しており、
前記制御装置が、振動振幅の変化に前記空隙距離を適応させるために前記アクチュエータを自動的に作動させることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記調整手段が、振動振幅の変化を検出するためのセンサを備えており、
前記制御装置が、最適なエネルギ回生を可能とするために、前記空隙距離の値と前記可動電極の変位振幅の間隔の値との間に成立する対応写像を有している電子ユニットを備えていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサが、加速度計方式又は変化振幅検出停止方式であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記調整手段が、手動制御装置も備えていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムが、指状突起の形態をした複数の前記可動電極を備えており、
前記固定電極が、指状突起を備えており、
前記固定電極の前記指状突起と前記可動電極の前記指状突起とが、交互に入り込んでいることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記可動電極の前記指状突起が、自身の最大長さの方向に沿って移動することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記指状突起が、自身の最大長さの方向に対して垂直に移動することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記指状突起が、台形形状とされることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも１つの固定電極と、前記固定電極に面していると共に機械的エネルギによって振動する１つの可動電極であって、前記可動電極が静止状態において前記固定電極に対して空隙距離で離間されている、前記可動電極と、を備えている変換システムを利用することによって、機械的エネルギを電気的エネルギに変換するエネルギ変換方法において、
前記可動電極の振動振幅の変化を検出するステップと、
検出した前記可動電極の振動振幅に応じて、エネルギ変換段階前に調整手段によって前記空隙距離を調整するステップと、
を備えていることを特徴とするエネルギ変換方法。
【請求項１８】
前記エネルギ変換方法が、前記空隙距離を調整するステップの前に、
前記可動電極の最大予想変位振幅を決定するステップと、
前記最大予想変位振幅に基づいて、最大空隙距離を選定するステップと、
を実施することを特徴とする請求項１７に記載のエネルギ変換方法。
【請求項１９】
機械的エネルギを電気的エネルギに変換するエネルギ変換方法であって、少なくとも１つの固定電極と、前記固定電極に面していると共に機械的エネルギによって振動する１つの可動電極であって、前記可動電極が静止状態において前記固定電極に対して空隙距離で離間されている、前記可動電極と、を備えている変換システムを利用する前記エネルギ変換方法において、
前記可動電極の振動振幅の変化を検出するステップと、
検出した前記可動電極の振動振幅に応じて、エネルギ変換段階前に調整手段によって前記空隙距離を調整するステップと、
を備えていることを特徴とするエネルギ変換方法。
【請求項２０】
前記エネルギ変換方法が、前記エネルギ変換段階の際に、
前記エネルギ変換段階の際に前記可動電極の変位振幅を測定する測定ステップと、
最適なエネルギ回生を達成するために、対応写像から空隙距離値と振幅間隔とを選択する選択ステップと、
を備えており、
前記測定ステップと前記選択ステップとが、前記空隙距離を調整するステップの前に実施されることを特徴とする請求項１９に記載の変換方法。
【請求項２１】
放電加工及びレーザ切断によって、請求項１に記載の前記システムを製造することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記アクチュエータが、シリコン上に一体化されており、請求項７に記載の前記システムを製造することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記アクチュエータが、陰極スパッタリングによって配置された圧電素子から構成されることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記調整手段が、
前記固定電極と前記可動電極との間に配設されているアクチュエータと、
前記センサに結合されている制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記制御装置が、振動振幅の変化に前記空隙距離を適応させるように前記制御装置を自動的に動作させることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境的運動（environmental movement）（振動、衝撃、流れ等）から機械的エネルギを回生し（recover）、静電変換原理（electrostatic conversion principle）を利用することによって、該機械的エネルギを電気的エネルギに変換することができるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的振動エネルギの回生に関する既知のシステムは、一般に移動支持部に堅固に固定されたベースと、この固定部に関する慣性による相対運動をする可動部と、この固定部及び可動部と該可動部からの機械的エネルギを変換し異なる形態（例えば電気的エネルギ）で前記機械的エネルギを回収するための変換器との間で相対的な変形を可能とする可撓性を有するリンクとを備えている。
【０００３】
特許文献１に開示される静電変換構造体の場合には、エネルギは可変コンデンサを通じて変換される。この可変コンデンサは、固定された振動支持部に接続された電極及び可動質量に接続された電極から形成される。これらの電極の相対運動によって、前記可変コンデンサの静電容量値が変化する。この静電容量の変化が、機械的運動エネルギを電気的エネルギに変換するために利用される。
【０００４】
静電変換構造体は、３種類に分類される。
・１つの固定電極及び１つの可動電極を備え、これら電極は２つの平行平面内に配置され、可動電極は固定電極から所定距離離間して配置され、振動を原因として固定電極から離間し接近することを特徴とする構造体。
・指状突起を備えた固定電極及び指状突起を備えた可動質量を備え、固定電極の指状突起と可動質量の指状突起とが嵌合されていることを特徴とする構造体。指状突起の方向への可動質量の移動の際に、固定電極の指状突起と可動質量の指状突起との間のオーバーラップが所定平面内で変換する。
・第３の分類については、上述の構造体に類似するが、可動質量が指状突起の方向に対して垂直に移動されることを特徴とする構造体。
【０００５】
静止状態における固定電極と可動電極との間の距離は、空隙距離と呼ばれる。この距離は各上述のシステムについて固定されている。従って、可動電極の固定電極に対する変位振幅は一定であり、システムが製造された際に決定される。各場合の最大許容振動振幅は、静止状態における固定部と可動部との間の空隙の値に対応する。
【０００６】
既知のエネルギ変換システムの構造体は、振幅、振動、及び変形の観点から良好に規定された環境に完全に適合するように設計されている。結論として、これらの構造体は、これらパラメータが時間と共に変化する環境について効果的でないばかりか、利用することもできない。
【０００７】
可動部が変位する際に回収される電気的エネルギは、この変位の際に発生する静電容量の変化に依存する。例えば、可変コンデンサに一定の充電をした場合に、理論上各回生サイクルについて回生されるエネルギは数１により付与される。
【０００８】
【数１】
0005230110.tif 000002
【０００９】
Ｕcharge及びＵdischargeは、コンデンサ端子における充電電圧及び放電電圧である。
【００１０】
Ｃmax−Ｃminは、コンデンサの静電容量の最大変化量を表わす。
【００１１】
このエネルギは、充電が行なわれコンデンサに回生された電圧に正比例する。そして、静電容量の変化はこの運動の際に発生する。
【００１２】
可動部と固定部との相対位置Ｘに関連して静電容量値を付与する静電変換構造体に関する法則は、類型1/(X-Δ)、及び1/(X-Δ)2である。ここで、Δは静止状態における空隙距離の値である。従って、Ｘが０である場合に静電容量は最小となり、移動振幅が空隙距離の値に近づいた場合に最大となる。
【００１３】
従って、回生エネルギを最大にするために、固定電極及び可動電極が互いに向かって可能な限り接近移動することが望ましいことは言うまでもない。このことが、最大静電容量Ｃmax、ひいては静電容量Ｃmax−Ｃminの最終的変化を最大にする。
【００１４】
既知のタイプの変換システムは、振幅及び／又は周波数が安定した振動源と共に最適に動作することしかできない。これらの振動源は、安定条件を稀にしか満足しない。結果として、最大静電容量Ｃmaxの値が常に最大にすることができないことになる。図６Ａ及び図６Ｂは、既知のタイプの二次元変換構造体についての、減衰を伴う正弦励振関数として可変静電容量値を表わす。最大静電容量値Ｃmaxが振動振幅と共に非常に速く低減されることがわかる。すなわち、数マイクロ秒の振動振幅の変化量が、例えば２５ｐｍの振幅から１８ｐｍの振幅に変化する場合に、全静電容量変化量を１７０ｐＦから７０ｐＦに変化させることになる。従って、回生可能なエネルギは大体３つの要素によって分けられる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０９３３０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
結論として、本発明の目的の１つは、機械的振動エネルギを電気的エネルギに変換するための、特に振幅を変化させることができる振動源を有し、最適な方法で動作可能なシステムを提供することにある。
【００１６】
上述の目的は、特性（特に外部環境における振動振幅、ひいては固定電極に関する可動電極の振動振幅）にシステムを適合させるように、固定電極及び可動電極によって形成された少なくとも１つの可変コンデンサと、静止状態において２つの電極間距離を改善する手段とを備え、静電変換又は容量変換（capacitive conversion）によって機械的振動エネルギを電気的エネルギに変換するシステムによって達成される。
【００１７】
本発明の目的は、変換構造体の空隙を環境を適応可能とすることによって、最終的に回生可能なエネルギについての、振動振幅の変化量の影響を低減することにある。
【００１８】
言い換えれば、一の実施例では、このシステムが常にエネルギ回生を最適化するように適合されているように、エネルギ変換システムを振動源に自動的に適応する空隙距離を利用して調整可能とすることを目的としている。
【００１９】
この調整は、予想振動振幅に関連して調整することによってエネルギ回生段階前に、又は振動振幅を検出しフィードバック時にシステムを修正する反作用制御によってエネルギ回生段階の際に継続的に実施される。
【００２０】
本発明の主たる目的は、少なくとも１つの固定電極及び機械的エネルギによって振動される少なくとも１つの可動電極を備え、静電変換又はキャパシティブ変換によって機械的エネルギを電気的エネルギに変換するためのシステムであって、前記固定電極及び前記可動電極は静止状態で空隙距離だけ分離しており、前記システムは可動電極の振動振幅の変化量に関連して空隙距離を修正する手段を備えていることを特徴とするシステムである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
一の実施例によると、エネルギ変換段階前に調整手段によって調整可能になる。この場合、調整手段は、固定電極と可動電極との間に載置された較正スペーサ一式、又は１つ又は幾つかの利用可能なスペーサから成る。パッシブ調整手段も、固定電極と可動電極との間に挿入されており、空隙距離を修正するように制御される。この場合、調整手段は例えばラック／ピニオン又はスライド／ウォームスクリューとされる。
【００２２】
本発明の他の目的は、放電加工やレーザ切断による本発明におけるシステムの製造方法である。
【００２３】
他の実施例では、調整手段はエネルギ変換段階の際に空隙距離の修正を可能とする。
【００２４】
調整手段は、固定電極と可動電極との間に挿入されたアクチュエータと、前記アクチュエータの制御装置とを備えている。アクチュエータは、モータ、シリンダ、圧電素子、磁気歪み素子であることが望ましい。
【００２５】
一の例示的な実施例では、制御装置は手動である。
【００２６】
一の例示的な実施例では、制御装置は独立し、自動的にアクチュエータを作動させて、空隙距離を振動振幅の変化量に適応させる。手動制御装置が設けられており、付加的に自動制御装置も設けられている場合がある。
【００２７】
この例示的な実施例では、調整手段が、振動振幅の変化量を検出するセンサを備えている場合がある。この調整手段の制御装置は、最適なエネルギ回生を可能とするために、空隙距離値と可動部の変位振幅の間隔との間に成立する対応写像を有する電子ユニットを備えている。
【００２８】
例えば、センサは加速時計タイプ又は振幅変化若しくは検出停止タイプである。
【００２９】
本発明の他の目的は、本発明におけるシステムの製造方法である。このシステムのアクチュエータはシリコン上に一体にされている。
【００３０】
アクチュエータは陰極スパッタリングによって配置された圧電素子から成る。
【００３１】
例えば、システムは、指状の形態をした幾つかの可動電極を備えている。このシステムの固定電極は指状突起を備え、固定電極の指状突起と可動電極の指状突起は相互に嵌合している。
【００３２】
可動電極の指状突起は、該指状突起の最も大きな寸法の方向又は該寸法の方向に垂直な方向に沿って移動する。
【００３３】
指状突起は台形形状とされていることが有利である。
【００３４】
本発明の他の目的は、少なくとも１つの固定電極と該固定電極に対面する１つの可動電極とを備えた変換システムを利用することによって、機械的エネルギを電気的エネルギに変換する方法である。そして、固定電極と可動電極との間の空隙距離を修正する手段は、エネルギ変換段階前に空隙距離を調整するステップを備えている。
【００３５】
本発明におけるエネルギ変換方法は、可動部の最大予想変位振幅を決定するステップと、最大空隙距離を選定するステップとを備え、これらのステップが空隙距離を調整するステップの前に実行される。
【００３６】
本発明の他の目的は、少なくとも１つの固定電極と、該固定電極に面した１つの可動電極と、エネルギ変換段階の際に空隙距離を調整するステップを有し、固定電極と可動電極との間の空隙距離を修正する手段とを備え、機械的エネルギを電気的エネルギに変換する方法を提供することである。
【００３７】
本発明におけるエネルギ変換方法は、エネルギ変換段階の際に、次のような段階、変換段階の際に可動部分の変位振幅を測定する段階、及び最適なエネルギ回生を達成するために対応写像から空隙距離値及び振幅間隔を選択する段階を備えている。
【００３８】
添付図面と共に以下の説明を読むことによって、本発明をより良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１は、固定電極２及び移動する可動質量６に固定された可動電極４を備えた、本発明におけるシステムの構成図を表わす。
【００４０】
可動質量６、ひいては可動電極４は、可撓性を有する接続手段１０によって固定ベース８から懸架されている。
【００４１】
固定電極２は固定ベース８に固定された状態で据え付けられている。前記システムは、可動質量６及び可動電極４の固定電極２に対する変位を方向Ｆ又は方向Ｆ’に発生させる機械的外乱Ｅによって機械的に加振される場合がある。
【００４２】
固定電極２及び可動電極４は、機械的外乱Ｅに関連して変化する距離ｚで離間されている。
【００４３】
従って、固定電極２及び可動電極４は可変コンデンサを形成する。
【００４４】
静止状態において、図１に表わすシステムでは、２つの電極２，４はいわゆる空隙距離Δで離間されている。
【００４５】
前記システムは、本発明における空隙距離Δを調整する手段１２も備えている。該調整手段は、２つの電極２，４を互いに対してさらに離間又は接近するように移動させ、空隙距離Δを大きく又は小さくすることができる。
【００４６】
本明細書の以下の記載から理解されるように、調整手段１２はパッシブ型とすることができ、言い換えれば、エネルギ回生段階の前に、予め定められた機械的外乱振幅に関連して空隙距離Δを決定することができる。又は、前記調整手段はアクティブ型とすることができ、この場合には、エネルギ回生段階の際に、励起エネルギの振幅変化量に関連して空隙距離Δを修正することができる。
【００４７】
本発明におけるシステムの動作について以下に説明する。
【００４８】
システムが外部加速度を受けると、すぐに可動質量６は慣性によって固定ベース８と相対的に移動される。固定電極２と可動電極４との距離が変化し、これによりシステムの静電容量も変化する。この運動エネルギは、コンデンサの電極２，４間に作用する静電力によって生じる電気的減衰によって変換され回生される。
【００４９】
本発明における空隙距離Δを調整するためのシステムによって、空隙距離Δは、励起エネルギの振幅に関連して機械的エネルギを電気的エネルギに最適に変換するように適合されている。従って、コンデンサの静電容量の変化量は動作全体を通じて最大化され、これにより最適なエネルギ回生を保証する。
【００５０】
図２Ａ及び図２Ｂは、機械的エネルギ源に接続された固定部１０２、可動部１０４、及び該固定部１０２と該可動部１０４との間に位置し、可撓性を有する接続手段１１６を備えた、本発明におけるシステムの第１の例示的な実施例を表わす。
【００５１】
可動部１０４は、作用する機械的エネルギが回生される際に、方向Ｆ及び方向Ｆ’における最大長さ（largest dimension）に対して垂直に移動可能とされる。
【００５２】
この機械的エネルギ源は、例えば振動、衝撃、流れ等の形態とされた外部環境の運動によって形成される。
【００５３】
固定部１０２及び可動部１０４は電極から成り、互いに面しているので、これにより可変コンデンサを形成することができる。
【００５４】
２つの電極１０２，１０４は可変距離ｚで離間されている。静止状態では、この可変距離ｚは空隙距離Δと呼ばれている。
【００５５】
本発明におけるシステムは、空隙距離４を修正する手段１１２も備えている。従って、電極１０２，１０４は、静止状態では調整手段１１２によって為される調整に関連して空隙距離Δで離間されている。
【００５６】
図示する例では、可動電極１０４は、可撓性を有する接続手段１１６によって固定された２つのパッド１１４から懸架されている。
【００５７】
空隙距離Δを調整する２つの手段１１２は、パッド１１４と固定電極１０２との間に挿入されている。図２に表わすように、固定電極１０２及び可動電極１０４が互いに平行とされる状態を保持するように同一厚さのシムを加えることによって、対称的に２つの手段１１２を修正することができる。
【００５８】
空隙距離Δは外部振動の振幅に関連して修正される。このことを実現するために、調整手段１１２はシム又は較正された機械的なスペーサによって形成される。従って、固定電極に対する可動電極１０４の変位振幅は、エネルギ変換システムによって変換された振動振幅に適合されている。
【００５９】
振幅変化は、図２Ｂに表わされるシステムよりも図２Ａに表わされるシステムに必要とされる。この際に利用される調整シム１１２は、図２Ｂに表わされる構成を調整するために利用されるシムよりも薄い。従って、空隙距離Δ１は空隙距離Δ２よりも大きい。
【００６０】
しかしながら、このタイプの手段は、空隙距離Δを修正する場合はいつでも、前記システムの分解を必要とする。
【００６１】
より複雑な機械的手段を利用して、各調整の際に前記システムの分解を必要とせずに空隙距離Δを調整する制御を実施することもできる。調整手段１１２はスライド／ウォームスクリュー方式又はラック／ピニオン方式から成る場合もある。機械的システムが可動部１０４と固定部１０２との間に挿入されている。
【００６２】
例えば、ラック／ピニオン方式のシステムの場合には、ピニオンが固定部１０２に固定され、ラックが可動部１０４に固定されている。ピニオンは、ピニオンの回転方向に依存してラックと係合し、ピニオンの回転方向に依存して互いに接近又は離間するように可動部１０４及び固定部１０２を移動させる。
【００６３】
最大予想変位振幅は、以下のように評価される。第１ステップでは、加速時計を利用して外乱の値を決定する。従って、変位振幅は、前記システムの機械的剛性を知ることによって推論される。
【００６４】
パッシブな調整手段は、特にマクロ的変換システム（例えば１ｃｍ３又は数ｃｍ３の体積を有する）に適合する。
【００６５】
このタイプのシステムは、放電加工やレーザ切断のような従来の高精度な機械的技法によって実施され得る。従って、空隙距離Δの調整に利用される構成要素は、１ｐｍ単位の精度で製造されるので、この空隙距離を１ｐｍ単位の精度で調整することができる。
【００６６】
このシステムの動作は図１に示すシステムに類似しているので、説明は省略する。
【００６７】
パッシブな調整手段は、エネルギ変換効率を高めるために利用される。しかしながら、振動振幅が予想外に変化した場合には、エネルギ回生の際に空隙値を修正するために、これらの手段を利用することができない。
【００６８】
図３Ａ及び図３Ｂは、固定部２０２及び可動部２０４を備えた、本発明における変換システムの第２の例示的な実施例を表わす。
【００６９】
固定部２０２及び可動部２０４は、対向する電極を形成し、互いに入り込んだ指状突起２０８，２１０を備えている。従って、各組の対向する指状突起２０８，２１０は可変コンデンサを形成する。
【００７０】
図示された例では、可動部２０４は、方向Ｆ又は方向Ｆ’において指状突起２０８，２１０の軸に対して直交する方向に沿って移動可能とされる。
【００７１】
しかしながら、指状突起の軸に平行な方向に沿って変位することもできる。
【００７２】
図示された例では、指状突起２０８，２１０は、容易に空隙距離Δを調整可能とするために台形状断面とされると有利である。固定電極に対する可動電極の変位に関係なく、言い換えれば前記変位が指状突起の軸に沿っているか、又はこの軸に直交する軸に沿っているかに関係なく、同様の方法で、言い換えれば指状突起の軸に沿って、空隙距離は電極間距離を修正することによって修正される。
【００７３】
任意形状の指状突起（例えば方形状又は丸形状の指状突起）が適合可能とされる。
【００７４】
前記システムは、空隙距離Δを修正する手段２１２も備えている。図２の例に関して、前記手段は、シム、利用分野に関連して較正された機械的なスペーサ、又は、上述の装置のようにより複雑な機械的装置によって形成され得る。
【００７５】
このタイプの手段によって、図２を参照し説明したような前記システムのパッシブな調整が可能となる。
【００７６】
システムは、空隙距離Δを調整する手段、すなわちアクティブな手段を備えて設けられている。このアクティブな手段は、外部から干渉を受けず、次第に空隙距離Δを変化させ、図１の励起エネルギＥによって表わされている、周囲環境の振動振幅の変化に適応することができるアクチュエータを備えている。
【００７７】
図３Ａの構成では、スペーサの厚さｄ１は図３Ｂの厚さｄ２よりも大きい。従って、空隙距離Δ１は空隙距離Δ２よりも大きい。
【００７８】
図４は、アクティブ調整手段を備えたエネルギ変換システムを概略的に表わす。
【００７９】
調整手段に参照符号２１２’が付されていることを除いて、図３Ａ及び図３Ｂで説明に利用した参照符号と同一の参照符号を利用する。
【００８０】
調整手段２１２’は、可動部２０４と固定部２０２との間に配置された空隙距離Δを調整するためにアクチュエータ２１４を備えている。このアクチュエータ２１４は任意形状で良く、例えばモータ、シリンダ、圧電素子、及び／又は磁気歪素子が挙げられる。
【００８１】
アクチュエータ２１４は、アクチュエータ２１４が作動した場合に固定部及び可動部が互いに接近又は離間するように移動されるように、可動部２０４と固定部２０２との間に配置されている。
【００８２】
スライド／ウォームスクリュー方式又はラック／ピニオン方式もアクティブ調整手段として利用可能であり、周波数が十分に低い顕微鏡装置の場合には有利である。
【００８３】
調整手段２１２’は、自動制御装置２１８も備え、任意に外部手動制御装置を備えている場合もある。自動制御装置２１８は、システムに一体化されたカウンターリアクションを利用することもできる。
【００８４】
例えば、手動制御装置は、最初に予備的な粗調整をするために利用される場合がある。
【００８５】
調整手段は、リアルタイム、又は利用者によって予め規定された時点で前記システムに作用する振動の振幅変化を計測可能なセンサ（図示しない）を備えている。
【００８６】
センサは、可動部２０４に取り付けられた加速時計方式又は振動振幅検出停止方式から成り、固定部２０２に対する可動部２４の変位振幅の変化量を計測することができる。
【００８７】
これらの振幅変化量の分析は、そのメモリ内にデータベースを備えた電子ユニット（図示しない）によって実行される。ここで、空隙距離の値Δは、最適なエネルギ回生を可能とするために可動部の移動振幅値の間隔に関連している。
【００８８】
可動部２０４と固定部２０２とは所定距離ｄで離間している。図４に表わす例では、指状突起が台形状断面を有しているため、この距離は空隙距離Δとは等しくない。従って、ｄの値とΔの値との間に成立する対応写像が規定されている。
【００８９】
比較した結果、空隙距離Δが移動振幅に適合されている場合には、回生が継続される。そうでない場合には、空隙距離Δが、可動部の移動振幅に適合されるように調整される。
【００９０】
従って、本発明は、空隙距離Δを適合させて、固定電極２０２と可動電極２０４との間の相対変位振幅に関係なく、可変静電容量について重要な変化量を維持するために利用することができる。
【００９１】
アクティブ調整手段は、上述のパッシブシステムと同様の方法で数マイクロメートルの空隙を調整する精度を有するマクロ的変換システムで利用可能とされる。
【００９２】
従って、変換システムの動作は独立しており、自立適応性を有する。
【００９３】
アクティブ調整手段、特にアクチュエータは超小型電子技術を利用して製造されるので、数ミリメートルよりも小さい変換システムでは、変換構造体及び超小型アクチュエータは、空隙の調整のために同時に組み込まれる。
【００９４】
例えば、変換構造体は、超小型加速時計を製造するために利用されるプロセスに類するプロセスによってシリコン上に組み込まれる場合がある。
【００９５】
例えば、マイクロアクチュエータは圧電素子を利用して機能し、例えば陰極スパッタリングによって配置されたＡＩＮ又はＰＺＴから成る場合がある。磁気歪薄膜フィルムからマイクロアクチュエータを製造することもできる。
【００９６】
アクティブな調整手段を管理する電子ユニットは、エネルギ回生システムの全体的な大きさを最小化するために、分離独立及び／又は一体化されて製造される。
【００９７】
アクティブな調整手段も変換システムのパッシブな調整を可能とするように適合されている。このことは、エネルギ変換段階前に空隙距離を所定値に調整し、変換段階全体を通じて前記所定値を維持するように、電子ユニットをプログラムすることによって達成される。
【００９８】
アクティブな調整手段を備えた本発明におけるシステムの動作を説明する。
【００９９】
所定の構成とされたシステムでは、調整手段は、静止状態及び各回生ステップの開始時においてインターフェース距離を固定値に調整するように設計されている。調整距離が前回のエネルギ回生ステップの終了時に調整された距離に等しい状態を維持することもできる。
【０１００】
図５は、図４に示すシステムの動作に関するフローチャートである。
【０１０１】
ステップ３００では、システムは、固定部に対する可動部の移動によって外力の作用を検出したか否かを検査する。
【０１０２】
このことが条件に当てはまる場合には、次のステップ３１０でエネルギ回生が始まる。可動電極が代替的に固定部に接近又は離間するように移動する。
【０１０３】
さもなければ、システムの監視が継続される。
【０１０４】
ステップ３１０では、センサは可動部の変位振幅を計測する。
【０１０５】
ステップ３２０では、電子ユニットは振幅値を事前に記録された値と比較し、距離の値ｄ、ひいては空隙距離の最適値を決定する。
【０１０６】
実際の空隙値が最適な空隙値に一致する場合には、調整をしないで、操作手順がステップ３１０に戻り、エネルギ回生が継続される。
【０１０７】
さもなければ、ステップ３３０は、電子ユニットがアクチュエータに距離ｄを大きく又は小さくすることを指令する際に実行され、最後に比較結果に従って空隙距離を修正する。
【０１０８】
その後、ステップ３００に戻る。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明におけるシステムの静止状態の構成図である。
【図２Ａ】空隙距離調整についての第１の構成での、本発明におけるエネルギ変換システムをもたらす第１の方法の例示的な実施例である。
【図２Ｂ】図２Ａにおけるシステムの空隙距離調整についての第２の構成の概略図である。
【図３Ａ】空隙距離調整についての第１の構成での、本発明における変換システムについての第２の例示的な実施例の概略図である。
【図３Ｂ】空隙距離調整についての第２の構成での、図３Ａのシステムの概略図である。
【図４】本発明における変換システムの第２の実施例の概略図である。
【図５】図４のシステムの動作を表わすフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の属する技術分野における変換システムの静電容量変化量の変化を表わす。
【図６Ｂ】本発明の属する技術分野における変換システムの静電容量変化量の変化を表わす。
【符号の説明】
【０１１０】
２  固定電極
４  可動電極
６  可動質量
８  固定ベース
１０  接続手段
１２  調整手段
１０２  固定電極
１０４  可動電極
１１２  調整手段
１１４  パッド
１１６  接続手段
２０２  固定電極
２０４  可動電極
２０８  指状突起
２１０  指状突起
２１２  調整手段
２１２’  調整手段
２１４  アクチュエータ
２１６  外部手動制御装置
２１８  自動制御装置
Δ  空隙距離
Δ１  空隙距離
Δ２  空隙距離
Ｅ  機械的外乱（励起エネルギ）
Ｆ  方向
Ｆ’  方向
【図１】
0005230110.tif 000003
【図２Ａ】
0005230110.tif 000004
【図２Ｂ】
0005230110.tif 000005
【図３Ａ】
0005230110.tif 000006
【図３Ｂ】
0005230110.tif 000007
【図４】
0005230110.tif 000008
【図５】
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【図６Ａ】
0005230110.tif 000010
【図６Ｂ】
0005230110.tif 000011